У берегов Норвегии появится плавающий ветряк, мощностью 1 МВт

Шведская компания SeaTwirl заявила, что ее плавучие ветряные турбины с вертикальной осью способны значительно снизить стоимость глубоководной ветровой энергии, и подписала соглашение с Westcon о строительстве и развертывании промышленной турбины мощностью 1 МВт в Норвегии.

В последнее время появляется больше информации о плавучих морских ветряных турбинах, и на то есть веские причины. По прогнозируемым данным Управления энергетической информации США по приведенной стоимости энергии (LCoE) на 2027 год, глубокий шельфовый ветер — это огромная возможность использования возобновляемых источников энергии в гонке за декарбонизацию, но в нынешнем виде он слишком дорог. Если оффшорный ветер не будет прибыльным, человечество не получит доступа к этому ресурсу.

Часть проблемы заключается в самой технологии. Сегодняшние морские ветряные турбины типа «вентилятор на палке» построены на береговых конструкциях и наземном мышлении, которые просто никогда не будут рентабельно работать в глубоком океане. Здесь есть огромные возможности для фундаментально разных проектов, чтобы изменить довольно больную отрасль, поставлять значительно более дешевую энергию с оффшорных ветряных электростанций и тем самым внести огромный вклад в революцию в области чистой энергии.

Шведская компания SeaTwirl официально основана в 2012 году на основе идеи, впервые прототипированной и испытанной еще в 2007 году. У компании была небольшая тестовая версия технологии плавающей турбины мощностью 30 кВт под называнием S1, установленной у побережья Люсекиля, Швеция, с 2015 года. Возвышаясь на 13 метров над ватерлинией и опускаясь на 18 метров ниже, он был подключен к сети и производил электроэнергию в течение 7 лет и доказал свою способность противостоять ветру и волнам ураганного уровня.

SeaTwirl описывает свою конструкцию как простую и надежную. Это ветряная турбина с вертикальной осью (ВТВО), вращающийся цилиндр, в отличие от ветряных турбин с горизонтальной осью (ВТГО), которые обычно используются сегодня. ВТВО являются многообещающей технологией для плавучего морского ветра по нескольким причинам.

Во-первых, они могут принимать и использовать ветер со всех направлений, поэтому им не нужны тяжелые и дорогие системы, чтобы направлять их на ветер, как это делают ВТГО. Во-вторых, они могут запускать свои генераторы на уровне или ниже ватерлинии. ВТГО необходимо установить это тяжелое снаряжение прямо на вершину опорных башен, где находится главная ось, создавая конструкцию с тяжелым верхом, которая требует чрезвычайной прочности башни и огромных противовесов под поверхностью, чтобы удерживать их в вертикальном положении. Больше прочности означает больше материалов и больше затрат.

В-третьих, их можно размещать гораздо ближе друг к другу, чем ВТГО, поскольку они создают минимальный кильватерный след по ветру. ВТГО должны быть расположены дальше друг от друга, что снижает урожайность с данной площади проекта.

В конструкции ветряной турбины с вертикальной осью SeaTwirl три лопасти жестко закреплены на длинном плавучем шесте с низким центром тяжести и тяжелым весом внизу, выступающим в роли киля. Он находится в кольце статического генератора, которое закреплено на морском дне. Вся опора вращается, приводимая в движение лопастями, которые ловят ветер, а генератор собирает энергию и отправляет ее обратно на берег по кабелям.

Поскольку сама главная башня находится на плаву и держится более или менее вертикально за счет киля, подшипники генератора не должны воспринимать вес всей конструкции. Таким образом, они могут быть меньше, легче и дешевле. Как и в случае с другими конструкциями ВТВО, техническое обслуживание должно быть намного проще и дешевле, чем с ВТГО, потому что части, которые требуют работы, располагаются на уровне моря, а не на вершине огромных башен. Таким образом, их можно обслуживать без необходимости использования чудовищно дорогих кранов.

В настоящее время SeaTwirl готовится к созданию своей первой версии мощностью 1 МВт - пилотной версии своего первого коммерческого продукта. Компания подписала письмо о намерениях с оффшорным, энергетическим и морским поставщиком Westcon на строительство и разворачивание своей первой турбины модели S2x недалеко от Букна в Норвегии. Ожидается, что он будет введен в эксплуатацию где-то в 2023 году с испытательным периодом около пяти лет.

S2x значительно больше — SeaTwirl описывает его примерно в 30 раз больше, чем S1. Он достигнет высоты около 55 метров над поверхностью, а утяжеленный центральный стержень погрузится на глубину 80 м. Таким образом, для работы ему потребуется глубокая вода, не менее 100 м (328 футов), чтобы не стучать им по морскому дну. Он отключит питание, если скорость ветра превысит 25 м/с (90 км/ч), но рассчитан на экстремальные скорости ветра до 50 м/с (180 км/ч), что соответствовало бы верхним пределам урагана второй категории. Компания заявляет, что срок службы должен составлять около 25-30 лет.

В прошлом SeaTwirl заявляла, что турбина мощностью 1 МВт мгновенно станет конкурентоспособной.

«Анализ, который был подтвержден третьей стороной показывает, что S2 ВТВО сможет производить энергию при нормированной стоимости энергии ниже 50 евро (50 долларов США) /МВтч», говорится в презентации, ориентированной на инвесторов, сделанной как минимум пару лет назад.

Это действительно был бы огромный скачок вперед, который сделал бы оффшорную ветроэнергетику намного ближе по стоимости к наземной ветровой энергетике. Конечно, еще неизвестно, сохранятся ли эти цифры в неопределенной экономике конца 2020-х годов.

Все, кто занимается ветровой энергетикой, рассматривают масштабирование как способ дальнейшего снижения затрат, и SeaTwirl говорит, что помимо S2x они рассматривают следующее устройство в диапазоне 6-10 МВт. к 2025 году. Компания полагает, что эти объекты будут масштабироваться до 30 МВт, что почти вдвое превышает мощность крупнейших сегодняшних ВТГО.

Для поплавковой установки S2x мощностью 1 МВт уже требуется шахта длиной 135 метров, сильно утяжеленная на одном конце. Соорудить это, спустить на воду, отбуксировать на место и развернуть? Это уже логистическое предложение. SeaTwirl заявляет, что пока не готова говорить о методе установки, кроме как: «Мы не планируем использовать глубоководные гавани». Но это будет абсолютно ключевой частью стоимости. При масштабировании до 10-кратного или 30-кратного увеличения емкости неясно, насколько больше и тяжелее станут эти устройства или насколько резко вырастут затраты на оборудование и логистику.

Это более простой и менее амбициозный подход, чем предложение World Wide Wind по развертыванию двухъярусных ВТВО с противоположным вращением для удвоения выходной мощности. Но SeaTwirl на годы опережает по производительности и, кажется, уверена, что может обеспечить довольно похожую нормированную стоимость энергии, и если все пойдет по плану, то где-то в следующем году у него будет что-то приличное, коммерчески значимое в воде.

Высокая стоимость глубоководной ветровой энергии, наряду с материалами и достижениями в области моделирования, может создать условия, при которых ВТВО найдут свою нишу в секторе чистой энергетики. Но это определенно будет проблемой; разрабатывать что-либо в глубоком океане намного сложнее, чем делать это на суше, и в результате все проблемы и тяжелые уроки обойдутся SeaTwirl дороже. Но эта машина вот-вот получит шанс заявить о себе, так что желаем команде всего наилучшего.